高中化學-晶體的類型和結(jié)構(gòu)

高中化學―一晶體的類型和結(jié)構(gòu)！

“工欲善其事，必先利其器?！币私馕镔|(zhì)的微觀結(jié)

構(gòu)，必須借助先進的儀器?？梢哉f，科學手段的提高是

探索自然的加速器。

科技進步帶來的不僅是生活水平的提高，更重要的是代

表著人們探索自然能力的巨大進步。當科學擺脫了愚

昧，當實驗終結(jié)了空想，一切的迷霧終會在科技之光面

前消散。

在對于晶體的研究進程中，X射線的發(fā)現(xiàn)，是一個關(guān)鍵

的時間點。X射線技術(shù)的發(fā)展，終于使得人們能夠解開

晶體結(jié)構(gòu)的面紗，為判斷晶體找到更加有說服力的證

據(jù)。

1895年，德國物理學家倫琴(W.C.Rontgen)發(fā)現(xiàn)X

射線；

1912年，德國物理學家勞埃(M.VonLaue)第一次用

X射線實現(xiàn)了晶體結(jié)構(gòu)對X射線的衍射試驗，從此人們

對晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了進一步的認識。

目前，X射線技術(shù)仍然是研究晶體、探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的銳

器。除了X射線，還有高分辨光學顯微鏡、掃描電鏡、

投射電鏡等觀測手段。

x射線衍射儀

離子晶體

代表人物：氯化鈉

氯化鈉晶體，也就是人們常說的食鹽，其晶體具有規(guī)則

的立方體外形。氯化鈉晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是人類測試的

第一個晶體結(jié)構(gòu)。

下圖是氯化鈉(NaCI)晶體的晶體內(nèi)部格點單元的結(jié)構(gòu)

(晶格結(jié)構(gòu))示意圖。從圖中可以看出其晶體結(jié)構(gòu)中，

各個離子的相互位置關(guān)系和對稱狀態(tài)。這實際上就是構(gòu)

成氯化鈉晶體的基本單元，就像用來建房子的磚頭。

【查一查】

在氯化鈉晶體中：

(1)與每個Na+等距緊鄰的C廣有個，與每個Cr等距緊鄰的Na+有

______個。

(2)與每個Na+等距緊鄰的Na+有個，與每個C「等距緊鄰的C「有

______個。

(3)每個氯化鈉晶胞中獨立占有個Na+,_____個C「，即個

NaCL

(4)Na+與其等距緊鄰的6個C「圍成的空間構(gòu)型為。

(5)晶胞邊長a與離子半徑(、)之間的關(guān)系為0

(6)相距最近的兩Na+之間的距離為,相距最近的兩

C「之間的距離為。

(7)NaCI晶體密度、NaCI的摩爾質(zhì)量M與離子半徑(、)之間的關(guān)系

二號人物：氯化鈉

【查一查】

在氯化葩晶體中：

(1)與每個Cs+等距緊鄰的C「有個，與每個Cr等距緊鄰的Cs+有

_______個。

(2)與每個Cs+等距緊鄰的Cs+有個，與每個Cr等距緊鄰的C廠有

_______個。

(3)每個氯化專色的晶胞中獨立占有個Cs+,個C「，即

個CsCI。

(4)晶胞邊長a與離子半徑(、)之間的關(guān)系。

(5)CsCI晶體密度、CsCI的摩爾質(zhì)量M與離子半徑(、)之間的關(guān)系

2

分子晶體

代表人物：干冰

【查一查】

在干冰的晶體中：

(1)與每個C02分子等距緊鄰的C02分子有個。

(2)平均每個C02晶胞中含個C02分子。

取晶體中4個C02分子，形成一個最小的正方形，用筆描出該正方形。

3

原子晶體

代表人物：金剛石

二號人物：二氧化硅

【查一查】

金剛石(原子晶體)

在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中：

(1)每個碳原子與周圍的4個碳原子形成四條碳碳單鍵，這5個碳原子形

成的是結(jié)構(gòu)。兩條C—C鍵的夾角為(類似甲烷)。

(2)晶體中最小的環(huán)為6原子環(huán)，但6個碳原子不在同一平面上。

二氧化硅(原子晶體)

(1)晶體中重復單元是硅氧四面體，每個硅原子與4個氧原子相連，即每個

氧原子又與2個硅原子相連，所以在SiO2的晶體中硅、氧原子個數(shù)比為

(2)在SiO2的晶體結(jié)構(gòu)中最小環(huán)上有個原子。

(3)每〃molSiO2晶體中，Si—O鍵數(shù)目為moL

4

金屬晶體

1、簡單立方堆積

代表：針（P。）

2、體心立方堆積

代表：鉀（K）

3、面心立方最密堆積

代表：銅（Cu）

4、六方最密堆積

代表人物：Mg

5

混合晶體

代表：石墨

在石墨晶體中，同層的碳原子以Sp2雜化形成共價鍵，每一個碳原子

以三個共價鍵與另外三個原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了正

六連連形的環(huán)，伸展成片層結(jié)構(gòu)，這里C-C鍵的鍵長皆為142pm,這正

好屬于原子晶體的鍵長范圍，因此對于同一層來說，它是原子晶體。在同

一平面的碳原子還各剩下一個P軌道，它們相互重疊。電子比較自由，相

當于金屬中的自由電子，所以石墨能導熱和導電，這正是金屬晶體特征。

因此也歸類于金屬晶體。

石墨晶體中層與層之間相隔335pm,距離較大，是以范德華力結(jié)合起

來的，即層與層之間屬于分子晶體。但是，由于同一平面層上的碳原子間

結(jié)合很強，極難破壞，所以石墨的熔點也很高，化學性質(zhì)也穩(wěn)定。

鑒于它的特殊的成鍵方式，不能單一的認為是單晶體或者是多晶體，

按現(xiàn)代的表述方式，認為石墨是一種混合晶體。

【查一查】

(1)石墨是一種混合型晶體，層內(nèi)存在鍵，層間以

______________結(jié)合。

(2)在層內(nèi)每個C原子通過共價單鍵與另